110 高普考普通考試 資訊處理 資料處理概要 考古題詳解

110 年・高普考・普通考試・資訊處理
試題代碼 資料處理概要

第 一 題35 分

在 Microsoft Access 中,建有「老師資料表」與「課程資料表」,兩個表格皆有四個欄位,資料如下。

老師資料表:

老師 ID姓名電話年紀
1張三12330
2王武45656
3劉丹89742
4陳河65839
5高樂75660

課程資料表:

課程 ID課程名稱老師 ID人數
1音樂158
2國文263
3美術142
4英文289
6化學367
7微積分475
8數學530
9物理536
10電子學469

其資料庫關聯圖如下:

老師資料表與課程資料表之間為一對多(1↔∞1\leftrightarrow\infty)關聯。老師資料表中的「老師 ID」與課程資料表中的「老師 ID」相互關聯。

(一) 在「課程資料表」中,PK 與 FK 的欄位名稱為何?(5 分)

(二) 請說明上圖 1↔∞1\leftrightarrow\infty 關聯的特色與優點。(8 分)

(三) 寫一個 SQL 指令查詢來得到下表,其中欄位「人數總和」為該老師所開所有課程的人數總和。(10 分)

姓名人數總和
王武152
高樂66
張三100
陳河144
劉丹67

(四) 寫一個 SQL 指令查詢來得到課程老師的年紀小於 55 歲,且人數大於 50 人的課程資訊表如下,且該資料需以人數遞減排序。(12 分)

課程 ID課程名稱姓名電話人數
7微積分陳河65875
10電子學陳河65869
6化學劉丹89767
2國文王武45663
1音樂張三12358
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核心觀念

本題考查 Access 資料表的主鍵與外鍵、一對多關聯、跨表連接、彙總函數及條件排序。

在一對多關聯中,「老師資料表」是「一」端,「課程資料表」是「多」端。老師的「老師 ID」是主鍵,課程表中的「老師 ID」是外鍵,用來指向該課程所屬的老師。

解題方法

(一)課程資料表的 PK 與 FK

  • PK(主鍵):課程 ID,用來唯一識別每一筆課程資料。
  • FK(外鍵):老師 ID,用來連結「老師資料表」中的老師 ID。

同一位老師可開設多門課,因此課程資料表中的老師 ID 可以重複。

(二)一對多關聯的特色與優點

一位老師可以對應多筆課程資料,每筆課程資料則透過外鍵「老師 ID」對應一位老師。老師 ID 在老師資料表中唯一,在課程資料表中可以重複。

這種關聯有以下優點:

  1. 維持資料一致性:外鍵只能指向存在於老師資料表中的老師,避免課程資料指向不存在的老師。
  2. 減少重複資料:老師姓名、電話等資訊只需存於老師資料表,不必在每筆課程資料重複記載。
  3. 方便查詢與維護:透過老師 ID 連接兩表,即可查詢老師所開課程及其課程資料。
  4. 降低更新異常:老師資料集中管理,修改電話等資訊時不必逐筆修改課程資料。

(三)計算各老師所開課程的人數總和

使用 INNER JOIN 依老師 ID 連接兩表,再以老師分組,並用 SUM 加總課程人數。為避免不同老師同名時合併,分組時一併使用老師 ID 與姓名。

SELECT 老師資料表.姓名, SUM(課程資料表.人數) AS [人數總和]
FROM 老師資料表 INNER JOIN 課程資料表
ON 老師資料表.[老師 ID] = 課程資料表.[老師 ID]
GROUP BY 老師資料表.[老師 ID], 老師資料表.姓名;
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第 二 題35 分

有一筆資料的鍵值依序為 3232、1717、8585、1616、5151、6060。使用除法雜湊函數

h(k)=k mod 7h(k)=k\bmod 7

來建立 77 個桶(buckets),且每個桶只有一個槽(slot)的雜湊表(hash table)。當發生碰撞(collision)與溢位問題時:

(一) 如果使用開放定址(open addressing)中的線性探測法(linear probing),請寫出產生的雜湊表格。(5 分)而此方法的主要缺點為何?(5 分)

線性探測法產生的雜湊表:

桶編號內容
0空
185
216
317
432
551
660

(二) 如果使用開放定址(open addressing)中的平方探測法(quadratic probing),新的雜湊函數為

H(k,i)=[h(k)±i2] mod 7H(k,i)=\left[h(k)\pm i^2\right]\bmod 7

其中 ii 為目前進行的探測次數。請寫出產生的雜湊表格。(10 分)

(三) 請說明何謂連結串列法(chaining)。(8 分)

(四) 請寫出使用連結串列法而產生的雜湊表格。(7 分)

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核心觀念

雜湊函數將鍵值映射到雜湊表中的桶。此題有 77 個桶,編號為 00 至 66,初始位置由除法雜湊函數決定:

h(k)=k mod 7h(k)=k\bmod 7

若多個鍵值映射到同一個桶,就會發生碰撞。開放定址法在同一張表內尋找其他空桶;連結串列法則讓每個桶保存一條串列,將映射到該桶的鍵值放在串列中。

解題方法

先計算各鍵值的初始雜湊位置:

鍵值 kkh(k)=k mod 7h(k)=k\bmod 7
324
173
851
162
512
604

依題目給定的鍵值順序 32,17,85,16,51,6032,17,85,16,51,60 逐一插入。

(一)線性探測法

線性探測遇到已占用的桶時,依序檢查下一個桶;到達桶 66 後再回到桶 00。

  • 3232:h(32)=4h(32)=4,放入桶 44。
  • 1717:h(17)=3h(17)=3,放入桶 33。
  • 8585:h(85)=1h(85)=1,放入桶 11。
  • 1616:h(16)=2h(16)=2,放入桶 22。
  • 5151:初始位置為桶 22,桶 22 已有 1616;檢查桶 33、44 也已占用,放入桶 55。
  • 6060:初始位置為桶 44,桶 44、55 已占用,放入桶 66。

因此,雜湊表如下:

桶編號內容
0空
185
216
317
432
551
660

線性探測的主要缺點是容易形成主要群聚(primary clustering):連續占用的桶群會愈來愈長,使後續鍵值需要探測更多次,增加搜尋與插入成本。

(二)平方探測法

依題目公式,以 i=0,1,2,…i=0,1,2,\ldots 逐次探測:

H(k,i)=[h(k)±i2] mod 7H(k,i)=\left[h(k)\pm i^2\right]\bmod 7

本題探測至 i=1i=1 時,正負方向都只會使位置移動 11 格;依插入順序逐步計算如下。

  • 3232 放入桶 44;1717 放入桶 33;8585 放入桶 11;1616 放入桶 22。
  • 5151:h(51)=2h(51)=2,桶 22 已占用。
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第 三 題30 分

電腦無線網路的標準為 IEEE 802.11 系列,常見的包含有 802.11ac、802.11b、802.11n、802.11g、802.11ax。

(一) 請問 WiFi 5 與 WiFi 6 各指的是哪一個標準?(10 分)

(二) 請問何謂 MIMO?(10 分)

(三) 上述標準中,支援 MIMO 的標準有哪幾個?(5 分)

(四) 上述標準中,工作頻率可為 2.4 GHz 或 5 GHz 的標準有哪幾個?(5 分)

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核心觀念

本題考查 IEEE 802.11 無線網路標準的世代名稱、MIMO 技術,以及各標準支援的頻段。判斷時要分清楚三件事:Wi-Fi 世代名稱對應哪個 IEEE 標準、標準是否支援 MIMO,以及標準可使用的頻率。

MIMO 是 Multiple-Input Multiple-Output 的縮寫,中文常譯為「多輸入多輸出」。它使用多根發射與接收天線,在同一頻道上傳送與接收多個資料串流,以提升傳輸速率或改善連線效能。

解題方法

先將 Wi-Fi 世代名稱對應到題目所列的 IEEE 標準,再依標準特性分類:

  • Wi-Fi 5 對應 IEEE 802.11ac;Wi-Fi 6 對應 IEEE 802.11ax。
  • 在題列標準中,802.11n、802.11ac、802.11ax 支援 MIMO。
  • 802.11n 與 802.11ax 可使用 2.4 GHz 或 5 GHz;802.11ac 使用 5 GHz。

802.11b、802.11g 的標準規格不列為支援 MIMO;即使個別產品使用廠商專有的多天線延伸技術,也不改變此題依 IEEE 標準判斷的分類。

各小題詳解

(一)Wi-Fi 5 與 Wi-Fi 6 的標準對應如下:

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